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国生物化学家斯坦利（Stanley）从患有花叶病的烟草的提纯汁液中分析出一种蛋白晶体，将这种晶体再溶解后，保持了它的致病性，从而认为病毒是一种蛋白质。但斯坦利的结论没有被所有的病毒学家所接受，特别是英国的鲍登（Bawden）和皮里（Pirie）提出疑问，因为他们发现烟草花叶病毒的提纯液及晶体中还含有相当量的硫和磷，这两种元素是蛋白质没有而核酸有的。两种不同的结论引起病毒学界的注意，并做了大量的实验，最后得出一致结论，病毒是由蛋白质和核酸两个部分组成。随后的研究又证实了，核酸可分为RNA和DNA两类。更重要的认识是在1936年后反复试验获得的，即核酸是病毒感染、致病及复制的主体。同时，包括施拉姆（Schramm）在内的一些研究者也证明了T噬菌体侵入细菌内部的是其核酸DNA，而留在细菌外壁的是其蛋白质外壳。进一步的研究发现，有些病毒除含有核酸和蛋白质外，还含有一定量的脂类物质及碳水化合物。
 
由于20世纪30年代后期电子显微镜的发展，终于可以直接观察到病毒颗粒大形态，证明病毒颗粒的内部是核酸，外面包裹着蛋白质，有些病毒颗粒外边被囊膜包裹着。比如，人们通过电镜直接观察到了烟草花叶病毒（TMV），指出TMV是一种直径为1.5nm，长为300nm的长杆状的颗粒，而番茄黄化花叶病毒（Tomato yellow mosaic virus, TYMV）颗粒为球形，直径为25nm。
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