NOBEL-PREISTRÄGER
Ochoas Interesse an der Biologie wurde durch die Arbeit des spanischen Nobelpreisträgers Santiago Ramón y Cajal geweckt, der die Struktur des Nervensystems untersuchte. Ochoa besuchte 1923 die medizinische Fakultät der Universität Madrid in der Hoffnung, mit Dr. Cajal zusammenarbeiten zu können, doch dieser hatte sich zu diesem Zeitpunkt bereits zurückgezogen. Obwohl die medizinische Fakultät selbst über keine Forschungseinrichtungen verfügte, konnte Ochoa sein akademisches und wissenschaftliches Potenzial ausbauen. Da er ein Spitzenstudent war, wurde der Universitätsprofessor für Physiologie, Dr. Juan Negrín, schnell auf Ochoa und sein Talent aufmerksam und wählte regelmäßig brillante Studenten als seine Laborassistenten aus. Ochoa wurde zunächst mit der eher routinemäßigen Aufgabe betraut, Kreatinin aus Urin zu isolieren. Er entwickelte auch eine Methode zur Messung von Muskelkreatinin. Im Sommer 1927, als Ochoa noch Medizinstudent im vierten Jahr war, reiste er nach Glasgow, Schottland, um mit Dr. Noel Paton zusammenzuarbeiten und den Kreatinin-Test sowie seine Englischkenntnisse zu verbessern. Schon nach kurzer Zeit konnte er seine erste wissenschaftliche Notiz in den Proceedings of the Royal Society veröffentlichen, und nach seiner Rückkehr nach Madrid reichte er zusammen mit seinem Kommilitonen José Valdecasas eine Arbeit für das renommierte Journal of Biological Chemistry ein. In Anbetracht seiner Jugend und der Tatsache, dass Englisch nicht seine Muttersprache war, war dies ein stolzer Moment für ihn, und er soll häufig an diese Leistung zurückdenken.
Während seines Medizinstudiums wohnte Ochoa in der bekannten Residencia de Estudiantes in Madrid inmitten vieler aufstrebender künstlerischer und wissenschaftlicher Größen, darunter der Maler Salvador Dali und der Dichter Federico García Lorca. Während der Zeit, in der Ochoa dort lebte, hielten Nobelpreisträger wie Marie Curie und Albert Einstein häufig Vorträge. Nachdem er 1929 sein Medizinstudium mit Auszeichnung abgeschlossen hatte, bewarb sich Ochoa im Alter von 24 Jahren um eine Stelle als Stipendiat im Labor von Otto Meyerhof in Berlin, Deutschland, das an der Spitze der neuen Disziplin der Biochemie stand. Dort kam er mit vielen berühmten Biochemikern wie Dr. Otto Warburg und Dr. Fritz Lipmann zusammen. Meyerhof, berühmt für seinen Embden-Meyerhof-Weg in der Glykolyse, bei dem Glukose unter Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) in Brenztraubensäure umgewandelt wird, hatte weniger als ein Jahrzehnt zuvor selbst den Nobelpreis erhalten. Im selben Jahr reiste Ochoa nach Boston, um am Internationalen Kongress für Physiologie teilzunehmen, und besuchte mehrere Orte in den Vereinigten Staaten, wo einer seiner Brüder lebte. Nach seiner Rückkehr nach Spanien im Jahr 1930 nahm er seine Arbeit an der Residencia de Estudiantes wieder auf, um die Forschungen für seine Doktorarbeit in Medizin abzuschließen.
Im Jahr 1931 verliebte sich Ochoa zweimal. Das erste Mal in eine Frau namens Carmen García Covián, die er heiratete. Die zweite Liebe galt der Enzymologie, die er entdeckte, als er als Postdoktorand bei Dr. H. W. Dudley im Labor von Sir Henry Dale in England arbeitete, einem weiteren Nobelpreisträger für seine Forschungen über Acetylcholin. Von seiner früheren Arbeit über Muskelkreatinin ausgehend, wagte sich Ochoa in die Welt der Enzyme und ihrer Rolle im Zwischenstoffwechsel. Dies war ein Wendepunkt in seiner Karriere und wurde zu seinem lebenslangen Interesse. Seine erste Entdeckung war ein Enzym namens Glyoxalase, dessen Hauptfunktion in der Entgiftung von Substanzen wie Methylglyoxal und anderen Aldehyden besteht. Diese Verbindungen sind Nebenprodukte normaler biochemischer Prozesse im Leben, aber hochgiftig für die Zellen. Das bemerkenswerte Enzym, auf das Ochoa 1931 aufmerksam wurde, sollte Jahrzehnte später von Pharmaunternehmen für die Entwicklung von Antibiotika und Krebsmedikamenten genutzt werden. Für Ochoa war die Glyoxalase jedoch nur ein Sprungbrett für die fruchtbaren biochemischen Entdeckungen, die bald darauf folgten, insbesondere seine Arbeit über Nukleinsäuren und RNA.