Podobnie jak amoniak (NH3), który jest słabą zasadą, istnieje duża grupa związków organicznych zawierających atom azotu, noszących nazwę amin. Zachowują się one jak słabe zasady. W początkowym okresie rozwoju chemii organicznej zasadowe aminy pochodzące ze źródeł naturalnych znane były jako „alkalia roślinne” lecz obecnie mówi się o nich jako alkaloidach. Badania alkaloidów stanowiły znaczący impuls dla postępu w chemii organicznej w XIX stuleciu i do dzisiaj pozostają fascynującą dziedziną badań. Alkaloidy są bardzo zróżnicowane pod względem strukturalnym, od prostych związków do bardzo złożonych. Na przykład zapach nieświeżej ryby jest spowodowany obecnością metyloaminy, prostej pochodnej amoniaku, w którym jeden z atomów wodoru został zastąpiony organiczną grupą CH3. Wiele alkaloidów wykazuje wyraźne właściwości biologiczne, a wiele obecnie stosowanych specyfików farmakologicznych pochodzi z naturalnie występujących amin. Na przykład morfina i alkaloidy pochodne z maku lekarskiego są stosowane do łagodzenia bólu, efedryna z chińskiej roślinyEphedra sinica jest stosowana jako lek rozszerzający oskrzela i jako lek zmniejszający przekrwienie, a atropina z roślin kwiatowych Atropa belladonna nazywanych zwyczajowo wilczą jagodą, znalazła zastosowanie jako środek przeciwskurczowy w leczeniu zapalenia okrężnicy. Stosowanie alkaloidów do celów medycznych znane było przynajmniej od XVII stulecia, kiedy to surowe ekstrakty maku opiumowego Papaver somniferum stosowano do usuwania bólu. Morfina była pierwszym czystym alkaloidem wyizolowanym z maku, ale bliska jej pochodna – kodeina – występowała również w postaci naturalnej. Kodeina, która jest po prostu eterem metylowym morfiny, jest ordynowana przez lekarzy jako lek przeciwkaszlowy i przeciwbólowy.

Alkaloidy mogą stanowić także wielkie zagrożenie. Przykładem jest nikotyna, związek powodujący uzależnienie i związany z nim nikotynizm, najbardziej rozpowszechniony nałóg na świecie, wiążący się z paleniem lub żuciem tytoniu.

Nikotyna jest bezbarwną, brunatniejącą na powietrzu oleistą cieczą. Rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etanol oraz benzyna. Należy do najgwałtowniej działających trucizn. Dawkę trującą stanowi około 20 mg nikotyny, a śmierć powoduje przyjęcie jednorazowo 40–50 mg tej substancji. Toksyczne właściwości nikotyny ludzie znają od dawna. Związek ten zawierają liście i korzenie rozmaitych gatunków tytoniu. Zawartość nikotyny w tytoniu sięga 4–5% suchej masy. Analiza składu dymu papierosowego wykazała, że oprócz nikotyny znajdują się w nim: tlenek węgla(II) – CO, tlenki azotu – NO i NO2 metanol – CHOH, amoniak – NH3, siarkowodór – HS, radioaktywne izotopy polonu – 210Po oraz rakotwórczy metal kadm – Cd. Naukowcy twierdzą, że głównymi przyczynami zachorowań palaczy papierosów na raka płuc są kadm (bardzo toksyczny metal) oraz radioaktywny izotop polonu 210Po. U osób uzależnionych od nikotyny stwierdzono też wzrost zachorowań na raka wargi i języka (głównie u palaczy fajek) oraz na choroby układu krążenia, objawiające się miażdżycą naczyń krwionośnych. Badania naukowe wykazały, że dzieci matek palących papierosy częściej rodzą się z wadami wrodzonymi. Obserwuje się także większą śmiertelność noworodków(tzw. nagłą śmierć), których rodzice są nałogowymi palaczami.

Nikotyna jest trucizną równie silną jak kwas pruski (cyjanowodór HCN - związek wodoru, węgla i azotu - natomiast nikotyna C10H14N2). Podana jednorazowo dożylnie powoduje śmierć na skutek porażenia centralnego i obwodowego układu nerwowego, głównie paraliżu mięśni oddechowych klatki piersiowej. Zgon większości dorosłych osobników następuje w kilka minut po wstrzyknięciu lub doustnym podaniu jednorazowej dawki ok. 60 mg nikotyny. Po przeżyciu 1-4 godzin osobnik ma szansę przeżycia. Stwierdza się odmę płucną i ogólne przekrwienie płuc, obrzęk błon śluzowych ust, krtani, przełyku i żołądka, zmiany mikroskopowe w komórkach wątroby i serca oraz martwicę nerek.

Chociaż jednorazowa dawka 60 mg uważana jest za śmiertelną, nałogowi palacze wydają się mieć zwiększoną tolerancję organizmu. Doświadczenia wykazują bowiem, że dobowa dawka ok. 50 mg nikotyny rozcieńczonej w wodzie pitnej nie powoduje u "nałogowców" tragicznych następstw.

Alkaloidy wykazują silne działanie fizjologiczne na organizmy ludzkie i zwierzęce.

Większość alkaloidów należy do różnych grup  związków heterocyklicznych, dzieli się je na podgrupy zależnie od budowy pierścienia heterocyklicznego:

  1. Alkaloidy purynowe:
    • kofeina C8H10N4O2, teobromina i teofilina występują w kawie, herbacie i kakao, pobudzają ośrodkowy układ nerwowy, działalność serca i ośrodek oddechowy
  1. Alkaloidy pochodne tropiny:
  1. Alkaloidy pirydynowe i piperydynowe:
  1. alkaloidy chinolinowe:
    • chinina C20H24N2O2
  1. Alkaloidy izochinolinowe:
    • papaweryna, narkotyna, składniki opium; tubokuraryna, składnik kurary
  1. Alkaloidy fenantrenowe:
    • Morfina C17H19NO3, kodeina C18H21NO3, główne alkaloidy opium, heroina czyli diacetylomorfina- C21H23NO5
  1. Alkaloidy sporyszu:
    • Alkaloidy występujące w sporyszu, przetrwalniku grzyba pasożytującego w kłosach żyta, powodują one skurcze mięśni gładkich
  1. Alkaloidy o różnej budowie:
    • wiele alkaloidów ma odmienną od wymienionych, bardziej skomplikowaną budowę, np. strychnina i brucyna.

Znane jest ponad 2000 alkaloidów, są to ciała stałe lub ciecze o smaku gorzkim, w większości bardzo trujące. Na ogół alkaloidy są optycznie czynne. Wolne alkaloidy są trudno rozpuszczalne w wodzie, niektóre są stosowane w lecznictwie w postaci soli. Rola alkaloidów w życiu wytwarzających je roślin nie jest znana. Syntezy alkaloidów są na ogół trudne.

Wzory strukturalne różnych alkaloidów: