Su investigación fue polifacética, hizo numerosas e importantes contribuciones en distintos campos de la Bioquímica y la Biología Molecular. La aportación científica de Severo Ochoa se ha realizado esencialmente a tres niveles:
En primer lugar mediante trabajos de enzimología metabólica con el descubrimiento de dos enzimas, la citrato-sintetasa y la piruvato-deshidrogenasa, que permitieron concluir el conocimiento efectivo del ciclo de Krebs, y que representa un proceso biológico fundamental en el metabolismo de los seres vivos.Estudió también la fotosíntesis y el metabolismo de los ácidos grasos.
En segundo lugar Severo Ochoa realiza una serie de trabajos que conducen finalmente a la síntesis del ácido ribonucleico, ARN, tras el descubrimiento de la enzima polinucleótido-fosforilasa. Este hallazgo le valió, junto a su discípulo Arthur Kornberg, el premio Nobel de Medicina de 1959.
En tercer lugar la aportación científica de Severo Ochoa se materializa en una serie de trabajos en los que se desarrollan las ideas y los hallazgos anteriores y que se relacionan con el desciframiento del código genético, la biosíntesis intracelular de las proteínas y los aspectos fundamentales de la biología de los virus.
En una oportunidad, Ochoa dijo una frase que es célebre: «El amor es la fundición de física y química».
En una oportunidad, Ochoa dijo una frase que es célebre: «El amor es la fundición de física y química».
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