LAUREAT DE NOBEL APLENTY
Interesul lui Ochoa pentru biologie a fost stimulat de lucrările laureatului spaniol al premiului Nobel Santiago Ramón y Cajal, care a studiat structura sistemului nervos. Ochoa a urmat cursurile școlii de medicină a Universității din Madrid în 1923, în speranța de a lucra cu Dr. Cajal, dar acesta din urmă se retrăsese la acel moment. Deși școala de medicină în sine nu adăpostea facilități de cercetare, Ochoa a reușit să își extindă potențialul academic și științific. Fiind un student de top, Ochoa și talentul său au fost rapid remarcați de profesorul de fiziologie al universității, Dr. Juan Negrín, care selecta în mod regulat studenți străluciți ca asistenți de laborator. Inițial, lui Ochoa i s-a încredințat sarcina mai degrabă de rutină de a izola creatinina din urină. De asemenea, a dezvoltat o metodă de măsurare a creatininei musculare. În vara anului 1927, când Ochoa era încă student în anul patru la medicină, a călătorit la Glasgow, în Scoția, pentru a lucra cu Dr. Noel Paton în vederea îmbunătățirii analizei creatininei și a cunoștințelor sale de limba engleză. În scurt timp, a reușit să publice prima sa notă științifică în Proceedings of the Royal Society, iar la întoarcerea sa la Madrid, el și colegul său de facultate José Valdecasas au trimis o lucrare la prestigiosul Journal of Biological Chemistry. A fost un moment de mândrie pentru el, având în vedere tinerețea sa și faptul că engleza nu era limba sa maternă, și se spune că și-a amintit frecvent de această realizare.
În timpul facultății de medicină, Ochoa a locuit în binecunoscuta Residencia de Estudiantes din Madrid, în mijlocul multor aspiranți la minuni artistice și științifice, printre care pictorul Salvador Dali și poetul Federico García Lorca. În perioada în care Ochoa a locuit acolo au avut loc frecvent prelegeri ale unor laureați ai premiului Nobel precum Marie Curie și Albert Einstein. După ce și-a obținut licența în medicină cu onoruri în 1929, Ochoa, la vârsta de 24 de ani, a aplicat pentru un post de bursier la laboratorul lui Otto Meyerhof din Berlin, Germania, care se afla în avangarda noii discipline a biochimiei. Acolo, a interacționat cu mulți biochimiști renumiți, precum Dr. Otto Warburg și Dr. Fritz Lipmann. Meyerhof, faimos pentru calea Embden-Meyerhof în glicoliză, prin care glucoza este transformată în acid piruvic cu producerea de adenozin trifosfat (ATP), câștigase el însuși Premiul Nobel cu mai puțin de un deceniu înainte. În același an, Ochoa a făcut o călătorie la Boston pentru a participa la Congresul Internațional de Fiziologie și a vizitat mai multe locuri din Statele Unite (SUA), unde locuia unul dintre frații săi. La întoarcerea în Spania, în 1930, și-a reluat activitatea la Residencia de Estudiantes pentru a finaliza cercetările pentru teza sa de doctorat în medicină.
În 1931, Ochoa s-a îndrăgostit de două ori. Prima a fost cu o femeie pe nume Carmen García Covián, cu care s-a căsătorit. A doua a fost cu enzimologia, pe care a descoperit-o în timp ce lucra ca bursier postdoctoral cu Dr. H W Dudley în laboratorul lui Sir Henry Dale din Anglia, încă un laureat al Premiului Nobel, pentru cercetările sale asupra acetilcolinei. Plecând de la lucrările sale anterioare asupra creatininei musculare, Ochoa s-a aventurat în lumea enzimelor și a rolului lor în metabolismul intermediar. Acesta a fost un punct de cotitură în cariera sa și a devenit interesul său pentru toată viața. Prima sa introducere a fost o enzimă numită glioxalază, a cărei funcție principală este de detoxifiere a unor substanțe precum metilglioxalul și alte aldehide. Acești compuși sunt produși secundari ai proceselor biochimice normale ale vieții, dar foarte toxici pentru celule. Enzima remarcabilă care a captat atenția lui Ochoa în 1931 avea să fie vizată de companiile farmaceutice zeci de ani mai târziu pentru a crea antibiotice și medicamente anticancerigene. Dar pentru Ochoa, glioxalaza a fost o piatră de hotar pentru descoperirile biochimice prolifice care au urmat în curând, în special munca sa asupra acizilor nucleici și ARN.
.