20世紀後半葉在激素方麵最激動人心的成就是提取分離並化學分析了下丘腦分泌的神經激素。主要是兩位生物化學家吉爾曼和沙萊在美國國家衛生研究院的支持下進行了14年工作的結果。
激素作用原理的研究也隨著分子生物學和細胞生物學的發展而有很大進展。美國生物化學家薩瑟蘭於1957年發現cAMP。這是一個具有巨大生物意義的分子——磷酸，更通俗的叫法為環化腺苷酸。那時，他和拉爾一起研究有關腎上腺激素（腎上腺素）如何影響血糖升高的機製。他們發現該激素刺激腺苷酸環化酶的釋放並進入肝細胞，後者反轉過來又將三磷酸腺苷轉化為環化AMP，然後環化腺苷酸開始一係列複雜的轉化，使肝髒中儲藏的糖原轉化為血中的葡萄糖。這個反應的重要性在於腎上腺素沒有直接作用於肝細胞的分子，它顯然需要並召喚第二信使，這就是環化腺苷酸。薩瑟蘭進一步證明其他激素，如像胰島素，也以環化AMP作為第二信使，而且實際上也被用來控製細胞的很多過程。由於薩瑟蘭發現了環化AMP，他被授予1971年諾貝爾生理學或醫學獎。
五、營養學新篇
20世紀初，有人提出適當營養的概念，這個概念雖然有點新穎，但實際上與李比希半個世紀前提出的那些觀點並沒有什麼不同。這種觀點在1898年，曾由阿特沃特（Atwater）的同事C.F.蘭沃西（Lang-worthy）在其所著的《營養學定律》裏作了很好的敘述。他認為食物有兩種用途：①供給熱能和做工；②為建造和修複提供物質。除了建造和修複所需的含氮物質外，蘭沃西還認為以下三種化合物——蛋白質、脂肪和碳水化合物——可相互轉變，即作為能量的產物以1∶2.5∶1的比例相互轉變。這種觀點與福伊特（Voit）和阿特沃特的觀點是一致的。後者曾發表過一些營養素表，用來比較三類化合物在各種食物中的營養價值。這些表注重價廉的穀類食品，而把牛奶、雞蛋、肉類、海味、水果和蔬菜等含水豐富的食物擺在了次要地位。
20世紀開始的10年間，有關熱值和蛋白質的激烈爭論使食物和飼養專家們頗為關注。吃肉會使體格健壯的傳統看法受到耶魯大學R.奇坦登（Chittenden）的批駁，他根據自己在運動員身上所做的實驗得出結論：高蛋白食物會導致各種疾病，這些病是由於蛋白質在結腸中會分解出毒素引起的。一些科學家以及好研究食物的人堅持認為：蛋白質的用量隻要夠補充所消耗的氮即可。
這場爭論的特點是：主觀性很強，而且所做的可控實驗卻非常少。當微量營養素存在與否明顯地使事情變得複雜了，這場爭論就逐漸消失了。但更為明顯的跡象表明，用高純度的脂肪、蛋白質、碳水化合物和無機鹽並不能製成實驗動物和人類所需要的適宜食物。
劍橋大學的F.G.霍普金斯（Hopkins，1861～1947年）認識到一些未知的食物因素是很重要的。1900年，他和S.W.科爾（Cole）在分離色氨酸時觀察到，這種氨基酸就是1875年亞當基維茨（Adamkiewicz）發現的蛋白質試驗中所用的那種氨基酸。因為玉米（玉米朊）中的蛋白質不能用於這種試驗，所以他們得出結論，玉米朊不含色氨酸。霍普金斯和E.C.威爾科克（Willcock）通過動物飼養實驗證實了這種看法。1906年，霍普金斯在一次講演中指出，光吃合成食物是根本不夠的，而天然食物中卻含有健康所必需的其他物質。
早期有關氨基酸營養作用研究揭示了10種氨基酸的必要性。伊利諾伊州的威廉.C.羅塞（Rose）在20世紀30年代所進行的進一步研究中導致了蘇氨酸的發現，並揭示了賴氨酸、色氨酸、組氨酸，亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、精氨酸和蘇氨酸是老鼠食物中的必需物質。其他研究證實，除了精氨酸和組氨酸外，人類同樣需要老鼠所需要的那些氨基酸。
前麵已指出，人類通過動物飼養實驗發現了一大批維生素，這些成果構成了30年以來營養學研究中最光彩的一頁。此外，還發現了人類所必需的不飽和脂肪酸。在研究維生素和氨基酸的同時，人們還研究了一些無機元素。在某些情況下，無機元素的必要性很容易證實。而在另外一些情況下，整個無機元素的需要量不高，並且難於配製不含一種待測元素的食物。到1940年才弄清楚，實驗動物和飼養動物都需要鈉，鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、錳、鈷、鉻、氯、碘、氟和磷等元素。應該指出，隨著分析科學的進步，人類所需要的微量元素的名單在不斷增多，如硒對於人體的作用是最近才廣為人知的。