THE EXCITED STATES OF NUCLEIC ACIDS
Authors: EISINOER J. 
Published: January 2008

Abstract— A review of the excited states of mononucleotides, dinucleotides, and polynucleotides is presented with emphasis on the following questions: (1) What is the pathway of excitation energy absorbed by a base in DNA between absorption and the formation of a photo‐product? (2) How do the excited singlet and triplet states of DNA compare with those of the isolated constituent nucleotides? (3) What differences can be expected in the properties of the excited states of nucleic acids measured at low temperature in rigid glasses as compared to their physiological environment? (4) How important is energy transfer between the constituent bases of DNA?The main conclusions are that the lowest excited singlet and triplet states in DNA are excimers (probably involving adenine and thymine) and the thymine triplet, respectively, and that energy transfer except over more than a few bases is unimportant. Excimers formed between neighboring thymines are thought to be the precursors to stable thymine dimers. At room temperature in solution, the excited singlet states of nucleotides are likely to be lowered as a result of solvent reorientation, but this process is observable only in protonated adenine and guanine. Nonradiative singlet state de‐excitation in these and other bases involves an activated quenching mechanism. Analytical data on the excited states of the important nucleotides are presented, including energies, quantum yields, lifetimes, and emission spectra.RESUMENSe presenta una revisión de los estados excitados de mononucleótides, dinucleótidos y polinucleótidos poinendo especial énfasis en las siguientes preguntas: (1) Cual es el camino de la energía absorbida por una base en el ADN entre la absorción y la formación del fotoproducto? (2) Como se comparan los estados excitados singulete y triplete del ADN con los nucleótidos aislados? (3) Que diferencias pueden esperarse en las propiedades de los estados excitados de ácidos nucleicos medidos a bajas temperaturas en vidrios rigidos cuando se comparan con sus medios fisiológicos? (4) Cual es la importancia de la transferencia de energía entre las bases del ADN? Las conclusiones fundamentales son: que los estados excitados singuletes y tripletes de más baja energía en el ADN son “excimers” (probablemente involucrando la adenina y la timina) y el triplete de la timina respectivamente, y que la transferencia de energía no es importante excepto para distancias de unas pocas bases. Los “excimers” formados a partir de timinas vecinas parecen ser los precursores en la formación de dímeros más estables. En solución a temperatura ambiente los estados excitados singulete de los nucleótidos tienden a disminuir como resultado del fenomeno de reorientación en el solvente pero este fenómeno se observa solamente en adenina y guanina protonadas. Desexcitación no radiativa del estado singulete en estas y otras bases involucran un mecanismo de “quenching” activado. Se presentan datos analíticos de los estados excitados de los nucleótidos más importantes incluyendo energías, rendimientos cuanticos, vidas medias y espectros de emisión.